Home Praxisprobleme Messen, Prüfen und Schutzmaßnahmen RCD-Fehlauslösung in PV-Anlage mit Batteriespeicher und Umschaltung auf Notstrom

Praxisfrage

RCD-Fehlauslösung in PV-Anlage mit Batteriespeicher und Umschaltung auf Notstrom

Mein Problem dreht sich um die Kombination einer PV-Anlage und einem Batteriespeicher sowie deren Umschaltung auf Notstrom. Bei einem Kunden wurde eine PV-Anlage mit »Hauskraftwerk E3DC S10 (Batteriespeicher)« mit einer dreiphasigen Notstromversorgung installiert. Beim Umbau wurde die Vorsicherung im Zählerschrank (eine dreipoliges Neozed-Element) gegen einen vierpoligen FI-Schalter 40 A / 30 mA als Hauptschalter ausgetauscht. Jetzt teilt der Kunde mit, dass wenn z. B. eine FI-Auslösung FI/LS, zweipolig, 13 A / 10 mA im Stromkreis des Gartenbereiches auftritt, auch der FI im Zählerschrank auslösen würde. Infolgedessen schaltet das Hauskraftwerk auf Notstrom um und die Anlage ist wieder unter Spannung, auch an der Fehlerstelle, wenn der entsprechende FI für den Teilbereich (in der UV im Gartenhaus) wieder eingeschaltet ist. Dieser Fall ist eingetreten, weil bei Baggerarbeiten im Außenbereich ein Erdkabel beschädigt wurde.

Nach meiner Meinung ist das keine geeignete Lösung für die Umschaltung und auch für den normalen Betrieb, da durch einen gesamten FI für das Haus immer die Gefahr besteht, dass bei einer Auslösung das ganze Haus ohne Spannungsversorgung dasteht. Es kann ja auch nicht sichergestellt werden, dass die Batterien des Hauskraftwerkes immer vollständig geladen sind – besonders im Winter.

Ich wurde als befreundeter Elektriker vom Kunden beratend hinzugezogen. Können Sie mir eine praktikable Lösung vorschlagen, da der Errichter der PV-Anlage nichts ändern möchte?

G. v. d. S., Nordrhein-Westfalen

Expertenantwort vom 23.09.2021
Norbert Pauli
Norbert Pauli

öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für das Elektrotechniker-Handwerk bei der Handwerkskammer Niederbayern-Oberpfalz; VdS anerkannter Sachverständiger zum Prüfen elektrischer Anlagen nach SK 3602

DIN VDE 0100-410, DIN VDE 0100-712, DIN VDE V 0100-551-1, DIN VDE 0100-551, DIN EN 61008-1 Bbl. 1 (VDE 0664-10 Bbl. 1), DIN VDE 0100-530, VDE-AR-E 2510-2, VDE-AR-N 4105

RCD-Kaskadierung kann zu Fehlauslösungen führen

Offenbar wurde bei der Nachrüstung der PV-Anlage mit Energiespeicher und dem damit verbundenen Umbau in der vorgeschalteten elektrischen Anlage nicht berücksichtigt, welche Komponenten und Anlagenteile nachgeschaltet bereits vorhanden sind.

Dass eine Reihenschaltung von Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen (RCDs) mit gleicher bzw. überlagerter Auslösecharakteristik zur Fehlauslösung der vor- oder nachgelagerten RCDs führen kann, ist den Elektrohandwerkern bekannt. Im Gartenbereich und davor im anlagenseitigen Anschlussraum (AAR) des Zählerfeldes kamen vermutlich RCDs des Typs A oder B zum Einsatz. Der Typ A dient der Auslösung bei plötzlich oder langsam ansteigen sinusförmigen Wechselfehlerströmen und pulsierenden Gleichfehlerströmen, während Typ B zur Auslösung auch von glatten Gleichfehlerströmen > 6mA, bei einem Gemisch von Fehlerströmen unterschiedlicher Frequenzen oder sinusförmigen Wechselfehlerströmen bis 1000 Hz sowie Überlagerung von Wechselfehlerströmen mit glatten oder pulsierenden Gleichfehlerströmen gedacht ist.

Nachdem bisher statt einer RCD lediglich ein Sicherungselement eingesetzt war, muss man ohne Kenntnis der Netzform und der tatsächlichen Anlage zunächst annehmen, dass eine RCD in der Anlage bzw. in diesem Anlagenteil nicht gefordert war oder ist.

Neue Anlagenteile PV-Anlage und Energiespeicher

Sofern vom Hersteller des Energiespeichers keine Angaben vorliegen, ist die Bedarfsklärung zur RCD u. a. nach VDE-AR-E 2510-2:2021-02 zu tätigen. Der Hersteller des E3DC, die HagerEnergy GmbH aus Osnabrück, fordert laut Installationsanleitung und Aussage der technischen Hotline jedoch nicht zwingend eine RCD.

Auch bei der PV-Anlage muss nach VDE 0100-712:2016-10 eine RCD für den Fehlerschutz nur dann eingesetzt werden, wenn die Abschaltbedingungen mit Überstrom-Schutzeinrichtungen nicht eingehalten werden können. Diese Maßnahme ist im TT-System daher ein gängiger Standard. Eine Ausnahme bilden u.a. immer feuergefährdete Betriebsstätten, z. B. Landwirtschaft, Schreinereien etc. Hier ist aus Brandschutzgründen immer eine RCD auch bei PV-Anlagen gefordert. Ein Aufbau ohne RCD kann also im TN-System durchaus normenkonform sein, wenngleich die Erhöhung der Sicherheit durch passend ausgewählte RCDs durchaus sinnvoll und empfehlenswert ist.

Sofern aber – wie hier der Fall – ein Fehlerstromschutzschalter für die Photovoltaikanlage eingebaut ist, muss dieser auch dem Abschnitt 712.531.3.101 der VDE 0100-712 entsprechen. Es geht dabei um eine RCD des Typs B, ausgenommen der Hersteller des Wechselrichters bestätigt, dass kein Typ B erforderlich ist, weil mindestens eine einfache Trennung von AC- und DC-Seite besteht oder im Wechselrichter ein Trenntransformator mit getrennten Wicklungen enthalten ist.

Die hier verwendete RCD erfüllt folglich hauptsächlich die Forderung aus dem Abschnitt 712.537.2.101, wonach für Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten des Wechselrichters Einrichtungen zum Trennen des Wechselrichters von der Wechselspannungsseite vorgesehen werden müssen. Die ebenfalls geforderte Möglichkeit zum Trennen der Gleichspannungsseite ist mittlerweile oft bereits im Wechselrichter enthalten.
Koordination von RCDs

Ebenso wie Leitungsschutzschalter und Sicherungen sind auch Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen untereinander zu koordinieren (VDE 0664-10 Bbl. 1), um eine Fehlauslösung – oder wie hier eine Reihenauslösung – und damit verbundene Abschaltung ganzer Anlagen zu vermeiden. Durch die selektive Auslegung wird gewährleistet, dass nur der fehlerhafte Anlagenteil abgeschaltet wird, während die fehlerfreien Anlagenteile in Betrieb bleiben. Dies erhöht die Anlagenverfügbarkeit und erfüllt zugleich die Forderung zur Vermeidung von unerwünschtem Abschalten aus VDE 0100-530.

Um Selektivität erreichen zu können, sind die Herstellerangaben der RCDs heranzuziehen. Üblicherweise muss der Bemessungsfehlerstrom der netzseitigen RCD mindestens den dreifachen Wert des Bemessungsfehlerstroms der lastseitigen RCD betragen. Am sinnvollsten ist jedoch der Einsatz von selektiven Geräten mit entsprechender Kennzeichnung.

Fazit

Damit die Anlage betriebs- aber auch ausfallsicher betrieben werden kann, empfiehlt sich aus meiner Sicht der Einsatz einer selektiven RCD im anlagenseitigen Anschlussraum. Dies sollte der Punkt sein, wo die Bestandsanlage (Wohnhaus) mit der Neuanlage (PV-Anlage und Speicher) erweitert wurde. Diese selektive RCD dient damit gleichzeitig als Trenneinrichtung für die Wechselspannungsseite der Photovoltaikanlage.
Nachdem offensichtlich bei einer RCD-Auslösung die komplette Abschaltung der elektrischen Anlage vorliegt, welche nach Abschnitt 531.3.2 (Vermeidung von unerwünschtem Abschalten) der VDE 0100-530 nicht zulässig ist, muss die Verbrauchsanlage auf mehrere RCDs aufgeteilt werden. Hier empfiehlt sich eine genaue Betrachtung der Anlage im Unterverteiler und eine entsprechend sinnvolle Aufteilung.

Genaue Quellenangaben

  • DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2018-10
  • DIN VDE 0100-712 (VDE 0100-712):2016-10
  • DIN VDE V 0100-551-1 (VDE V 0100-551-1):2018-05
  • DIN VDE 0100-551 (VDE 0100-551):2017-02
  • DIN EN 61008-1 Bbl. 1 (VDE 0664-10 Bbl. 1):2012-10
  • DIN VDE 0100-530 (VDE 0100-530):2018-06
  • VDE-AR-E 2510-2:2021-02
  • VDE-AR-N 4105:2018-11
  • HagerEnergy GmbH, Osnabrück, Installationsanleitung für das E3/DC Hauskraftwerk S10.

Norbert Pauli

Praxisfrage als PDF herunterladen

Sollte es Probleme mit dem Download geben oder sollten Links nicht funktionieren, wenden Sie sich bitte an kontakt@elektro.net


Newsletter

Das Neueste von
elektro.net direkt in Ihren Posteingang!